[发明专利]冶金板材缺陷的变频率比较定量检测方法

说明书

本发明属于金属材料检测技术领域，具体为一种冶金板材缺陷的变频率比较定量检测方法。本发明包括，采用2种以上不同频率的高频超声脉冲，通过机械扫描方式检测钢板内的夹杂物缺陷，得到不同灵敏度情况下的钢板内缺陷的超声波反射信号；比较分析同一位置点的夹杂物反射信号强弱，并结合实际解剖验证得到的相应夹杂物实际尺寸，得到夹杂物定量判定的各灵敏度级别的多频率信号综合特征；在后续的检测过程中，根据某一个检测点的多频率信号特征，快速地将所有的超阈值夹杂物反射信号进行定量分级处理，并得到各个不同尺寸级别的夹杂物大小、数量和分布位置。本发明为钢材冶炼、分析和研究的工作者提供一个高灵敏度、量化分析的检测手段。

技术领域

本发明属于金属材料检测技术领域，具体涉及冶金板材缺陷的定量检测方法。

背景技术

当今炼钢领域，对钢水的洁净度要求越来越高，夹杂物控制技术变得非常重要。夹杂物产生原因有多种，比如添加适量的Ca，可对Al2O3夹杂物改性并提高钢水纯洁度，但会对内衬耐火材料形成腐蚀，导致钢水中夹杂物增加。钢铁企业对钢材夹杂物的合格检验是保证钢材质量的重要环节。由于夹杂物尺寸微小，尤其是较大尺寸的夹杂物颗粒，随机分布在钢材内部，对钢材使用性能和产品质量安全构成较大影响。这里所说的冶金材料中“夹杂物”，通常称也为“缺陷”。

近年来虽然有不少能够检测分析夹杂物的技术手段，但普遍存在检测分析效率太低的问题，当前还没有能够对钢材夹杂物实施快速检出并定量评价的检测技术手段，钢铁企业钢材夹杂物是否合格检验还存在着手段匮乏的尴尬局面，不能适应钢铁冶金业的发展。

目前，和钢内夹杂物检测有关的技术有光学定量金相分析、大样电解方法，和全自动钢中非金属夹杂物扫描电镜分析等。

传统的光学定量金相分析检验方法，曾普遍用于分析夹杂物缺陷，设备分析手段精确，先进的定量金相装置目前已经将金相显微镜与图像分析仪相结合，具有快速、方便、准确的有点。但设备比较昂贵，定量金相的分析结果也受到人为因素影响较大，并且需要花费较为大量的时间制备金相样品；不同操作者之间的结果也存在差异，材料整批次样品之间的对比性变差；检验时间也较长，对于操作者工作量很大，所以定量金相分析材料内部夹杂物的成本很高。检测一块1kg重量的样品，估计耗时半年。金相试样法是曾经普遍采用的钢材夹杂物合格检验方法，目前专业人士已经对此方法的可靠性予以否定，建议废除。

大样电解方法，首先是德国人发明的，后来随着连铸的发展，对钢的洁净度要求越来越高，这一方法得到发展应用。电解是从钢中分离夹杂物的一种重要方法，常用小试样（200g）在硫酸盐溶液中电解，得到夹杂物和阳极泥，用酸把碳化物溶解，然后用化学方法分析夹杂物成分二氧化硅、氧化钙、氧化铝、二氧化锰等。该方法主要用于分析钢中大于50μm的大型夹杂物，可实现夹杂物尺寸的分级（约50μm，50-100μm,100μm），可分析夹杂物的成分，分析过程包括电解、淘洗、还原和分离。分离出来的夹杂物进行粒度分级、形貌照相、电子探针定量成分分析。该方法使用物理方法分离夹杂物。用淘洗法把碳化物淘洗掉，而夹杂物和铁的化合物保护下来，用还原和磁选的方法把夹杂物分离出来。为了捕捉更多的大型夹杂物，需加大试样尺寸，重3-5kg的试样，电解时间7-15天。其缺点是电解时间很长（天），通常只能分析2kg左右的基体材质，不具备代表性，且不环保，成本很高。

全自动钢中非金属夹杂物扫描电镜分析系统，是蔡司公司新推出的由应用型扫描电子显微镜、高速能谱探测器自动分析，及配套全自动夹杂物分析软件为一体的综合性分析系统。该系统采用多接口的大样品室和完备的电子光学系统于一体，可对各种金属材料进行表面形貌观察，将自动实现对于夹杂物的综合研究分析。可精确检测亚微米级至1um以下的夹杂物，对复合型夹杂物进行相识别。相比显微超声定量，还是存在只检测样品表面、样品小、耗时多，价格昂贵的缺点。